EP0752458A1 - Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von textilen Flächengebilden und nach diesem Verfahren ausgerüstete Erzeugnisse - Google Patents

Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von textilen Flächengebilden und nach diesem Verfahren ausgerüstete Erzeugnisse Download PDF

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EP0752458A1
EP0752458A1 EP96110047A EP96110047A EP0752458A1 EP 0752458 A1 EP0752458 A1 EP 0752458A1 EP 96110047 A EP96110047 A EP 96110047A EP 96110047 A EP96110047 A EP 96110047A EP 0752458 A1 EP0752458 A1 EP 0752458A1
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    • D06N3/0063—Inorganic compounding ingredients, e.g. metals, carbon fibres, Na2CO3, metal layers; Post-treatment with inorganic compounds

Definitions

  • the invention relates to a process for the flame-retardant finishing of textile fabrics made essentially of combustible fibers and to products finished by this process.
  • textile fabrics are understood to mean fabrics formed from fibers, including all types of non-woven fabrics (bonded, unbound, needled, non-needled nonwovens), fiber mats, curtain fabrics, thermal insulation materials, acoustic insulation materials, carpeting, textile wallpapers and the like.
  • intumescent ie expanding in the presence of flame
  • means for the flame-retardant treatment of combustible fabrics, in particular paper and cardboard, plastic films and foams which are due to the energy consumption during expansion and due to the Physical and chemical properties of the gaseous compounds stored in these agents and escaping when exposed to heat lead to an increase in the flame resistance and a significant slowdown in the spread of fire in the combustible flat materials equipped with them.
  • Expandable graphite has so far been used only as a component of spreadable, thermally expandable fire protection compositions (DE-OS 38 13 252 and 41 35 678) or incorporated directly into the pulp prior to sheet formation in papermaking.
  • the spreadable materials containing expandable graphite are only suitable for fabrics with a closed surface, e.g. Films and laminates, and they have the disadvantage that they form a coherent, closed layer on the respective carrier, which leads to a considerable increase in the weight of the material.
  • the invention has for its object to provide a method for flame retardant finishing of textile fabrics made essentially of combustible fibers, in particular those as are used in the home textile sector, in the automotive and filter sector and in the construction sector as insulating and insulating materials, with on the one hand a significant increase in flame resistance and a strong delay in the spread of fire with a simultaneous reduction the smoke density is possible in the event of a fire, but on the other hand this does not lead to a noticeable increase in the weight of the fabrics.
  • the surface provided with the adhesive flakes need not be the outer surface of a textile fabric; rather, it can also be one or more surfaces inside such a textile, in particular if it is a multi-layer textile fabric.
  • Flakes of NO x and / or SO x expandable graphite are preferably used.
  • Expandable graphite is preferably applied in an amount M of 0 ⁇ M ⁇ 30%, preferably from 1% to 10%, based on the fabric weight of the textile fabric.
  • Expandable graphite flakes can also be used in combination with other known flame retardants, e.g. with alumina trihydrate, magnesium hydroxide, calcium carbonate, zinc borate and the like.
  • Expandable graphite can e.g. mixed with a powdery hot melt adhesive based on polyamide, polyester or polyurethane copolymers, of polyethylene or ethylene / vinyl acetate copolymer, of caprolactam or epoxy adhesives or of phenolic resins, applied in this mixture to the fiber material and fixed by thermal treatment will.
  • phenolic resins are less preferred for ecological reasons.
  • a further possibility of application is that the surface of the fiber material is sprayed with an aqueous polymer solution, and the expandable graphite can be sprinkled on before or after the spraying.
  • the polymer solutions can contain: polyvinyl alcohol (PVA), starch, cellulose or its derivatives, rubber, polyolefins, polyvinyl acetate, polyurethane, polyacrylate, polystyrene butadienes, copolymers based on polyvinyl acetate, acrylate / styrene, ethylene / vinyl acetate and chlorine-containing polymers. The latter are less advantageous for ecological reasons.
  • thermoplastic melt fiber e.g. polyethylene, polypropylene, bicomponent fiber, e.g. polyester / polypropylene, or a textile made from such fibers or filaments, e.g. in the form of a nonwoven fabric, a fiber mat, a woven, knitted or crocheted fabric , Malimo-scrim (thread layer sewing fabric) or tufted textile product such as Carpeted carpets to be sprinkled on.
  • the expandable graphite is then fixed without any further chemical additives, simply by melting the thermoplastic fiber, calendering and then cooling.
  • the fibers from which the fabric consists exclusively or predominantly are preferably wool, cotton, flax, sisal, coconut and / or cellulose fibers, but also combustible synthetic fibers such as polyester, polyamide, polypropylene, polyacrylonitrile, Polyethylene fibers and their blends.
  • these combustible fibers can also contain a small proportion of incombustible fibers, e.g. on carbon, aramid and / or glass fibers.
  • Preferred areas of application of the invention are the home textile sector (textile wallpapers, carpets, curtains, roller blinds, awnings), the construction sector (insulation and insulation materials, fiber mats, roofing membranes) and the interior of motor vehicles for cars, trucks, buses, railroad cars, airplanes and ships (acoustic insulation mats, side panels , Headlining, parcel shelves, carpets, upholstery fabrics).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von im wesentlichen aus brennbaren Fasern hergestellten textilen Flächengebilden, bei dem Blähgraphit in Form diskreter, haftender Flocken auf mindestens eine Oberfläche des Flächengebildes oder einer der das Flächengebilde bildenden Faserschichten aufgebracht wird. Es lassen sich so ohne merkliche Gewichtserhöhung Flächengebilde der Baustoffklasse B 1 und B 2 nach DIN 4102 herstellen. Die nach dem Verfahren ausgerüsteten Textilerzeugnisse, insbesondere auf Basis von Wolle, Baumwolle, Flachs, Sisal, Kokos und/oder Zellulose, sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von im wesentlichen aus brennbaren Fasern hergestellten textilen Flächengebilden sowie nach diesem Verfahren ausgerüstete Erzeugnisse. Unter "textilen Flächengebilden" werden in diesem Zusammenhang aus Fasern gebildete Flächengebilde verstanden, einschließlich aller Arten von Faservliesen (gebundene, ungebundene, vernadelte, unvernadelte Vliese), Fasermatten, Vorhangstoffe, Wärmedämmstoffe, Akustikdämmstoffe, Auslegeware (Teppichböden), Textiltapeten u.dgl.
  • Es ist bereits bekannt, zur flammhemmenden Ausrüstung brennbarer Flächengebilde, insbesondere von Papier und Pappe, Kunststoffolien und Schaumstoffen, intumeszierende, d.h. bei Beflammung expandierende, Mittel zu verwenden, die aufgrund des Energieverzehrs während der Expansion sowie aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften der in diesen Mitteln eingelagerten und bei Hitzeeinwirkung entweichenden gasförmigen Verbindungen zu einer Erhöhung der Flammfestigkeit und einer deutlichen Verlangsamung der Brandausbreitung der damit ausgerüsteten brennbaren Flächengebilde führen.
  • Eine wichtige Gruppe dieser bekannten intumeszierenden Mittel sind die Blähgraphite, die durch Umsetzung von Graphit mit rauchender Salpetersäure oder konzentrierter Schwefelsäure durch Einlagerung von NOx bzw. SOx in die Zwischengitterebenen des Graphits hergestellt werden können.
  • Blähgraphit wurde bisher jedoch nur als Bestandteil streichfähiger, thermisch expandierbarer Brandschutzmassen verwendet (DE-OS 38 13 252 und 41 35 678) oder aber bei der Papierherstellung direkt in den Stoff (Pulpe) vor der Blattbildung eingearbeitet.
  • Die Blähgraphit enthaltenden streichfähigen Massen eignen sich nur für Flächengebilde mit geschlossener Oberfläche wie z.B. Folien und Laminate, und sie haben den Nachteil, daß sie eine zusammenhängende, geschlossene Schicht auf dem jeweiligen Träger bilden, was zu einer beträchtlichen Gewichtsvermehrung des Materials führt.
  • Die Einarbeitung des Blähgraphits in die Stofflösung bei der Papierherstellung läßt sich auf andere Anwendungsgebiete, die nichts mit Papier und Pappe zu tun haben, nicht übertragen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von im wesentlichen aus brennbaren Fasern hergestellten textilen Flächengebilden, insbesondere solcher, wie sie im Heimtextilbereich, im Automobil- und Filterbereich sowie auf dem Bausektor als Dämm- und Isolierstoffe verwendet werden, zu schaffen, mit dem einerseits eine deutliche Erhöhung der Flammfestigkeit und eine starke Verzögerung der Brandausbreitung bei gleichzeitiger Reduzierung der Rauchgasdichte im Brandfall möglich ist, das aber andererseits nicht zu einer merklichen Gewichtserhöhung der Flächengebilde führt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Blähgraphit in Form diskreter, haftender Flocken auf mindestens eine Oberfläche eines textilen Flächengebildes oder einer der das Flächengebilde bildenden Faserschichten aufgebracht wird.
  • Von den Fachleuten des hier einschlägigen Gebietes war zunächst angenommen worden, daß nur eine zusammenhängende Blähgraphitschicht aus brennbaren Flächengebilden auf Basis von nativen Fasern wie Wolle, Baumwolle, Zellulose oder dgl. oder von synthetischen Fasern einen Baustoff der Klasse B 1 und B 2 nach DIN 4102 machen könne. Es war deshalb völlig überraschend und für die beteiligten Fachleute nicht vorhersehbar, daß Blähgraphit auch dann zu einem Baustoff der Klasse B 1 und B 2 nach DIN 4102 führt, wenn er in Form einzelner, diskreter, nicht zusammenhängender, haftender Flocken auf eine Oberfläche eines Flächengebildes aus brennbaren Fasern aufgebracht wird, in einer Form also, die das Gesamtgewicht des Textilerzeugnisses nicht oder jedenfalls kaum merklich erhöht.
  • Die mit den Haftflocken versehene Oberfläche muß nicht die äußere Oberfläche eines textilen Flächengebildes sein; vielmehr kann es sich auch um eine oder mehrere Oberflächen im Inneren eines solchen Textils handeln, insbesondere, wenn es sich um ein mehrlagiges textiles Flächengebilde handelt.
  • Ein weiteres Problem, das die Einteilung eines Baustoffs in Klasse B 1 erschweren oder gar verhindern kann, stellt die Rauchgasentwicklung dar, die im Rahmen des "Radiant Panel Tests" (nach DIN 4102 Teil 14) gemessen und quantitativ als Rauchgasdichte ausgedrückt wird. Es ist bekannt, daß mit den üblichen Flammschutzmitteln ausgerüstete Fasermaterialien eine stärkere Rauchgasentwicklung aufweisen als nichtausgerüstete Materialien. Es ist nun völlig überraschend, daß Fasermaterialien, auf die Blähgraphit entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht worden ist, bei weitem weniger Rauchgas entwickeln, wenn sie in Brand gesetzt werden, als in herkömmlicher Weise flammhemmend ausgerüstete und sogar nichtausgerüstete Textilmaterialien.
  • Eine exakte wissenschaftliche Erklärung für dieses überraschende Phänomen ist vorläufig noch nicht möglich. Es konnte nur festgestellt werden, daß die Eigenschaften der Baustoffklasse B 1 und B 2 mit Blähgraphit schon dann erreicht werden, wenn die Oberfläche des Flächengebildes punkt- oder inselförmig mit einzelnen, diskreten, haftenden Blähgraphitflocken übersät ist, so, daß zwischen den einzelnen Flocken eine netzförmige Matrix brennbarer Faseroberfläche zurückbleibt.
  • Es wurde festgestellt, daß bei den Blähgraphitflocken eine mittlere Teilchengröße von 150 bis 650 µm besonders wirksam ist. Dieser Teilchengrößenbereich ist deshalb bevorzugt.
  • Vorzugsweise werden Flocken aus NOx- und/oder SOx-Blähgraphit verwendet.
  • Der Blähgraphit wird bevorzugt in einer Menge M von 0 < M ≦ 30%, vorzugsweise von 1 % bis 10 %, bezogen auf das Warengewicht des textilen Flächengebildes aufgebracht.
  • Die Blähgraphitflocken können auch in Kombination mit anderen bekannten Flammschutzmitteln eingesetzt werden, z.B. mit Aluminiumoxid-Trihydrat, Magnesiumhydroxid, Calciumcarbonat, Zinkborat und dgl.
  • Zum Aufbringen des Blähgraphits auf das Fasermaterial und seiner Fixierung kommen verschiedene Methoden in Betracht:
  • Der Blähgraphit kann z.B. mit einem pulverförmigen Schmelzkleber auf Basis von Polyamid-, Polyester- oder Polyurethan-Copolymeren, von Polyethylen oder Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, von Caprolactam- oder Epoxid-Klebern oder von Phenolharzen gemischt, in dieser Mischung auf das Fasermaterial aufgebracht und durch thermische Behandlung fixiert werden. Phenolharze sind allerdings aus ökologischen Gründen weniger bevorzugt.
  • Anstelle der Mischung ist auch eine mindestens teilweise Umhüllung der Blähgraphitflocken mit den genannten Bindemitteln oder Klebern möglich.
  • Eine weitere Möglichkeit des Aufbringens besteht darin, daß die Oberfläche des Fasermaterials mit einer wäßrigen Polymerlösung besprüht wird, wobei das Aufstreuen des Blähgraphits vor oder nach dem Besprühen erfolgen kann. Die Polymerlösungen können enthalten: Polyvinylalkohol (PVA), Stärke, Cellulose oder deren Derivate, Kautschuk, Polyolefine, Polyvinylacetat, Polyurethan, Polyacrylat, Polystyrolbutadiene, Copolymerisate auf Basis von Polyvinylacetat, Acrylat/Styrol, Ethylen/Vinylacetat und chlorhaltige Polymere. Letztere sind aus ökologischen Gründen weniger vorteilhaft.
  • Es ist auch möglich, die Blähgraphitflocken in Form einer Suspension oder Dispersion zusammen mit den zuvor genannten wäßrigen Polymerlösungen mittels üblicher Schaum- bzw. Pastentechnologie auf die Oberfläche des Flächengebildes bzw. der Faserschicht aufzutragen.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Blähgraphit auf eine thermoplastische Schmelzfaser, z.B. Polyethylen, Polypropylen, Bikomponentenfaser, z.B. Polyester/Polypropylen, oder ein aus solchen Fasern oder Filamenten hergestelltes Textil, z.B. in Form eines Faservlieses, einer Fasermatte, eines Gewebes, Gewirkes, Gestricks, Malimo-Geleges (Fadenlagen-Nähgewirk) oder getufteten Textilerzeugnisses wie z.B. Teppichboden-Auslegeware, aufzustreuen. Die Fixierung des Blähgraphits erfolgt dann ohne weitere chemische Zusätze, allein durch das Anschmelzen der thermoplastischen Faser, Kalandern und anschließendes Abkühlen.
  • Die Fasern, woraus das Flächengebilde ausschließlich oder überwiegend besteht, sind vorzugsweise Woll-, Bauwoll-, Flachs-, Sisal-, Kokos- und/oder Zellulosefasern, aber auch brennbare synthetische Fasern wie Polyester-, Polyamid-, Polypropylen-, Polyacrylnitril-, Polyethylenfasern und deren Mischungen. Diese brennbaren Fasern können aber auch einen geringen Anteil an unbrennbaren Fasern enthalten, z.B. an Carbon-, Aramid- und/oder Glasfasern.
  • Bevorzugte Anwendungsgebiete der Erfindung sind der Heimtextilbereich (Textiltapeten, Teppichböden, Vorhänge, Rollos, Markisen), der Bausektor (Damm- und Isolierstoffe, Fasermatten, Dachunterspannbahnen) und die Kraftfahrzeuginnenausstattung von PKWs, LKWs, Bussen, Eisenbahnwaggons, Flugzeugen und Schiffen (Akustikdämmatten, Seitenverkleidungen, Himmel, Hutablagen, Teppichböden, Polsterstoffe).

Claims (16)

  1. Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von im wesentlichen aus brennbaren Fasern hergestellten textilen Flächengebilden, dadurch gekennzeichnet, daß Blähgraphit in Form diskreter, haftender Flocken auf mindestens eine Oberfläche des textilen Flächengebildes oder einer der das Flächengebilde bildenden Faserschichten aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Blähgraphitflocken mit einer mittleren Teilchengröße von 150 bis 650 µm verwendet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Flocken aus NOx- und/oder SOx-Blähgraphit verwendet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blähgraphit in einer Menge von höchstens 30 %, vorzugsweise von 1 % bis 10 %, auf die Oberfläche des Flächengebildes bzw. der Faserschicht, bezogen auf deren Warengewicht, aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Blähgraphitflocken verwendet werden, die mit mindestens einem weiteren Flammschutzmittel kombiniert sind.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Blähgraphitflocken verwendet werden, die mindestens teilweise mit einer Umhüllung aus einem Bindemittel oder Kleber versehen sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen des Blähgraphits zunächst die Oberfläche des Flächengebildes bzw. der Faserschicht mit einem flüssigen Bindemittel besprüht wird, dann die Blähgraphitflocken auf die besprühte Oberfläche gestreut werden und schließlich die beflockte Oberfläche erneut mit dem flüssigen Bindemittel besprüht wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blähgraphitflocken zusammen mit einem Bindemittel in Form einer Suspension oder Dispersion auf die Oberfläche des Flächengebildes bzw. der Faserschicht aufgebracht werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung oder eine Lösung von Stärke, Zellulose oder deren Derivaten verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Haftkleber verwendet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Schmelzkleber verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Flächengebilde aus thermoplastischen Schmelzfasern verwendet werden, daß die Blähgraphitflocken auf die Schmelzfasern bzw. Flächengebilde gestreut und durch Anschmelzen der Fasern darauf fixiert werden.
  13. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgerüstetes textiles Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Flächengebildes Woll-, Baumwoll-, Flachs-, Sisal-, Kokos- und/oder Zellulosefasern oder brennbare synthetische Fasern sind.
  14. Flächengebilde nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern zusätzlich einen Anteil an unbrennbaren Fasern enthalten.
  15. Flächengebilde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die unbrennbaren Fasern Carbon-, Aramid- und/oder Glasfasern sind.
  16. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Dämmstoffmatte, eine Dachunterspannbahn, eine Textiltapete, ein Teppichboden oder ein Bestandteil einer Kfz-Innenausstattung ist.
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